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EP1152125A1 - Method and apparatus for the cooling of the inlet part of the axis of a steam turbine - Google Patents

Method and apparatus for the cooling of the inlet part of the axis of a steam turbine Download PDF

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Publication number
EP1152125A1
EP1152125A1 EP00109647A EP00109647A EP1152125A1 EP 1152125 A1 EP1152125 A1 EP 1152125A1 EP 00109647 A EP00109647 A EP 00109647A EP 00109647 A EP00109647 A EP 00109647A EP 1152125 A1 EP1152125 A1 EP 1152125A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mass flow
cooled
cooling
steam turbine
partial mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00109647A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Ing. Endries
Volker Dipl.-Ing. Taubitz
Udo Gande
Michael Dipl.-Ing. Wechsung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP00109647A priority Critical patent/EP1152125A1/en
Priority to US10/275,109 priority patent/US6824351B2/en
Priority to DE50105309T priority patent/DE50105309D1/en
Priority to CNB01809077XA priority patent/CN1309938C/en
Priority to PCT/EP2001/004577 priority patent/WO2001086122A1/en
Priority to JP2001582695A priority patent/JP2003532825A/en
Priority to EP01933869A priority patent/EP1280981B1/en
Publication of EP1152125A1 publication Critical patent/EP1152125A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam

Definitions

  • the object of the present invention is therefore a simple Method for cooling the inflow wave range of a Steam turbine ready.
  • a device is also intended be provided for cooling the inflow wave range, which has a simple construction.
  • the partial mass flow cooled by injecting a stream of water.
  • the temperature of the partial mass flow is in general so large that the injected water flow is complete evaporates and then together with the branched partial mass flow for feed and from this into the steam turbine becomes. No heat losses occur here either.
  • the feed 23 has a first nozzle 24 for the remaining mass flow m 2 and a second nozzle 25 for the branched, cooled mass flow m 1 .
  • the nozzle 24 directs the remaining mass flow m 2 onto the rotor blades 12 of the rotor 11 and sets it in rotation.
  • the nozzle 25 conducts the cooled partial mass flow m 1 into a groove 26 running in the circumferential direction of the rotor 11 in the area of the feed 23.
  • the rotor 11 and thus the shaft of the steam turbine 10 are therefore reliably cooled in the inflow shaft area 37.
  • a piston 36 required for thrust compensation in the axial direction is cooled.
  • the injected water flow m 3 evaporates in the cooling chamber 27 and mixes with the partial mass flow m 1 .
  • the two mass flows m 1 + m 3 are then fed via a further line 32 to the nozzle 25 of the feed 23.

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Abstract

The method involves branching a part mass flow (m1) upstream of a supply (23) for steam to the turbine (10). The branched-off part mass flow is cooled and cunducted back to the supply and with the remaining mass flow (m2) to the turbine. Preferably, the branched off part mass flow represents 6% of the total mass flow (m). Fluid from a main supply line (18) may be used to cool the part mass flow in a heat exchanger (17). An Independent claim is included for a device for implementing the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung eines Einström-Wellenbereichs einer Dampfturbine.The present invention relates to a method and a Device for cooling an inflow wave range of a Steam turbine.

Die auf dieselbe Anmelderin zurückgehende DE 198 23 251 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung einer eines Einström-Wellenbereichs der Niederdruckstufe einer Dampfturbine. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, in Abhängigkeit von den Verhältnissen in der Niederdruckstufe ein Kühlmedium, insbesondere Kondensat oder Dampf aus einem Kühlsystem, in die Niederdruckstufe einzuspritzen. Nachteilig bei diesem bekannten Vorgehen ist, daß die Einspritzung des Kühlmediums und die Zuführung des Frischdampfes getrennt und unabhängig voneinander kontrolliert werden müssen. Es sind daher Schnellschlußventile sowohl für das Kühlmedium als auch für den Frischdampf erforderlich. Diese Ventile müssen im wesentlichen gleichzeitig angesteuert werden und gleichzeitig schließen, um den erforderlichen Schutz gegen Überdrehzahl und zu hohen Kondensatordruck zu gewährleisten. Es ergeben sich eine aufwendige Konstruktion und Steuerung.DE 198 23 251 C1, which goes back to the same applicant describes a method and an apparatus for cooling a an inflow wave range of the low pressure stage one Steam turbine. This publication proposes in Dependence on the conditions in the low pressure stage a cooling medium, in particular condensate or steam from one Cooling system to inject into the low pressure stage. Disadvantageous in this known procedure is that the injection of the Cooling medium and the supply of live steam separated and must be checked independently. There are therefore quick-closing valves for both the cooling medium and required for live steam. These valves essentially have to can be controlled simultaneously and simultaneously close to provide the necessary overspeed protection and to ensure high condenser pressure. Result it complex construction and control.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches Verfahren zur Kühlung des Einström-Wellenbereichs einer Dampfturbine bereit zu stellen. Weiter soll eine Vorrichtung zur Kühlung des Einström-Wellenbereichs bereit gestellt werden, die einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.The object of the present invention is therefore a simple Method for cooling the inflow wave range of a Steam turbine ready. A device is also intended be provided for cooling the inflow wave range, which has a simple construction.

Das Grundkonzept der Erfindung sieht vor, den der Dampfturbine zugeführten Frischdampfstrom aufzuteilen. Ein Teilmassenstrom wird abgezweigt, abgekühlt und wieder zurückgeführt, während der verbleibende Massenstrom direkt zugeführt wird. The basic concept of the invention is that of the steam turbine split live steam flow supplied. A partial mass flow is branched off, cooled and returned again, while the remaining mass flow is fed directly.

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere vorgesehen, daß stromaufwärts einer Zuführung für Dampf zu der Dampfturbine ein Teilmassenstrom abgezweigt, abgekühlt und anschließend zur Zuführung und von dieser mit dem verbleibenden Massenstrom in die Dampfturbine geleitet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß die Frischdampfleitung eine Abzweigung zum Abführen eines abzukühlenden Teilmassenstroms aufweist, die stromabwärts einer Abkühleinrichtung für den Teilmassenstrom wieder zu der Zuführung zurückführt.To implement the method according to the invention is in particular provided that upstream of a feed for Steam branched off to the steam turbine, a partial mass flow, cooled and then for feeding and from this with the remaining mass flow is passed into the steam turbine. The device according to the invention provides that the live steam line a branch for removing one to be cooled Has partial mass flow, which is downstream of a cooling device leads back to the feed for the partial mass flow.

Es muß somit nur noch ein Schnellschlußventil vorgesehen werden, das stromaufwärts der Abzweigung angeordnet ist. Ein weiteres Schnellschlußventil für ein eingespritztes Kühlmedium kann entfallen. Der konstruktive Aufbau und die Steuerung werden wesentlich vereinfacht.It is therefore only necessary to provide a quick-closing valve which is located upstream of the branch. On Another quick-closing valve for an injected cooling medium can be omitted. The construction and control are significantly simplified.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent claims.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der abgezweigte Teilmassenstrom kleiner als 10% des zugeführten Massenstroms und liegt insbesondere zwischen 5% und 7% des zugeführten Massenstrom. Hierdurch wird eine Abzweigung eines unzulässig großen Teilmassenstroms und damit eine Leistungsverringerung der Dampfturbine vermieden.In an advantageous embodiment, the branched partial mass flow is less than 10% of the mass flow supplied and is in particular between 5% and 7% of the mass flow supplied. As a result, a branch of an impermissibly large Partial mass flow and thus a reduction in performance Avoided steam turbine.

Vorteilhaft wird zur Abkühlung des Teilmassenstroms ein aus einer Hauptspeiseleitung entnommenes Fluid verwendet. Die Entnahme des Fluids erfolgt stromaufwärts eines Dampferzeugers oder eines Zwischenüberhitzers. Eine zusätzliche Versorgungsleitung ist nicht erforderlich.It is advantageous to turn off the partial mass flow fluid taken from a main feed line is used. The The fluid is extracted upstream of a steam generator or a reheater. An additional supply line not necessary.

In vorteilhafter erster Weiterbildung wird der Teilmassenstrom in einem Wärmetauscher abgekühlt. Das aus der Hauptspeiseleitung entnommene Fluid wird durch den Wärmetauscher geleitet und dabei erwärmt. Vorteilhaft wird es anschließend stromaufwärts des Dampferzeugers oder der Zwischenüberhitzung wieder in die Hauptspeiseleitung zurückgeführt. Es treten daher keine Wärmeverluste auf.In an advantageous first development, the partial mass flow cooled in a heat exchanger. That from the main feed line withdrawn fluid is through the heat exchanger conducted and warmed. It will then be advantageous upstream of the steam generator or reheat returned to the main feed line. Therefore occur no heat loss.

Nach einer vorteilhaften zweiten Weiterbildung wird der Teilmassenstrom durch Einspritzen eines Wasserstroms abgekühlt. Die Temperatur des Teilmassenstroms ist hierbei im allgemeinen so groß, daß der eingespritzte Wasserstrom vollständig verdampft und dann zusammen mit dem abgezweigten Teilmassenstrom zur Zuführung und von dieser in die Dampfturbine geleitet wird. Auch hier treten somit keine Wärmeverluste auf.According to an advantageous second development, the partial mass flow cooled by injecting a stream of water. The temperature of the partial mass flow is in general so large that the injected water flow is complete evaporates and then together with the branched partial mass flow for feed and from this into the steam turbine becomes. No heat losses occur here either.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Temperatur des abgekühlten Teilmassenstrom stromabwärts der Abkühlstelle gemessen. Die Temperatur des Teilmassenstroms kann somit gezielt auf einen vorgegebenen Sollwert eingestellt werden, wobei auch eine Steuerung oder Regelung der Temperatur möglich ist. Vorteilhaft wird der Sollwert in Abhängigkeit von den Zuständen in der zu kühlenden Dampfturbine festgelegt.According to an advantageous embodiment, the temperature of the cooled partial mass flow downstream of the cooling point measured. The temperature of the partial mass flow can thus be targeted can be set to a predetermined target value, whereby control or regulation of the temperature is also possible is. The setpoint is advantageous depending on the States in the steam turbine to be cooled.

In vorteilhafter Weiterbildung werden der abgekühlte Teilmassenstrom und der verbleibende Massenstrom getrennt voneinander in die Dampfturbine geleitet. Der Teilmassenstrom kann dann gezielt an diejenigen Stellen geleitet werden, an denen eine Kühlung erforderlich ist. Der verbleibende Massenstrom kann demgegenüber direkt auf die Schaufeln der Dampfturbine geleitet werden.In an advantageous development, the cooled partial mass flow and the remaining mass flow separately passed into the steam turbine. The partial mass flow can then be directed to the places where cooling is required. The remaining mass flow can on the other hand directly on the blades of the steam turbine be directed.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt die Abzweigung von der Frischdampfzuleitung zu einem Wärmetauscher, der mit einem Fluid gekühlt wird, das aus einer Hauptspeiseleitung entnommen ist. Alternativ kann die Abzweigung zu einer Kühlkammer führen, in die aus einer Hauptspeiseleitung entnommenes Wasser einspritzbar ist. Eine weitere Zuführleitung ist nicht erforderlich. Darüber hinaus bleibt die dem Teilmassenstrom entnommene Wärme im System. In the device according to the invention, the branch leads from the live steam supply line to a heat exchanger that works with is cooled by a fluid coming from a main feed line is removed. Alternatively, the branch to a cooling chamber lead into the taken from a main feed line Water is injectable. Another feed line is not mandatory. In addition, the partial mass flow remains withdrawn heat in the system.

Vorteilhaft ist stromabwärts der Abkühlstelle ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des abgekühlten Teilmassenstroms angeordnet. Auf diese Weise kann der Teilmassenstrom gezielt auf eine vorgegebene Temperatur abgekühlt werden, die wiederum in Abhängigkeit von den Zuständen in der Dampfturbine vorgegeben wird. Der Temperatursensor kann dabei Teil eines Temperatur-Regelkreises oder einer Temperatur-Steuereinrichtung sein.A temperature sensor is advantageous downstream of the cooling point for measuring the temperature of the cooled partial mass flow arranged. In this way, the partial mass flow are specifically cooled to a predetermined temperature, the again depending on the conditions in the steam turbine is specified. The temperature sensor can be part of a Temperature control circuit or a temperature control device his.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Wärmetauscher beziehungsweise die Kühlkammer mit einer Entwässerung versehen. Die Entwässerung ermöglicht das Abführen von Kondensat und somit einen störungsfreien, ununterbrochenen Betrieb.In an advantageous embodiment, the heat exchanger or provide the cooling chamber with drainage. The drainage allows condensate and drainage thus trouble-free, uninterrupted operation.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Zuführung eine Düse für den verbleibenden Massenstrom und eine weitere Düse für den abgekühlten Teilmassenstrom auf. Ein Vermischen der beiden Massenströme wird vermieden. Der abgekühlte Teilmassenstrom kann daher gezielt in den zu kühlenden Einström-Wellenbereich geleitet werden, während der verbleibende Massenstrom direkt auf die Schaufeln der Dampfturbine gelenkt werden kann.According to an advantageous development, the feed has one nozzle for the remaining mass flow and another Nozzle for the cooled partial mass flow. A mix of the two mass flows is avoided. The cooled partial mass flow can therefore be targeted into the inflow wave range to be cooled be directed while the remaining mass flow steered directly onto the blades of the steam turbine can be.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche oder funktionsidentische Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt:

Figur 1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in erster Ausgestaltung; und
Figur 2
einen schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in zweiter Ausgestaltung.
The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments which are illustrated schematically in the drawing. The same reference numerals are used for identical or functionally identical components. It shows:
Figure 1
a schematic representation of a device according to the invention in a first embodiment; and
Figure 2
a schematic representation of a device according to the invention in a second embodiment.

In Figur 1 ist schematisch eine Dampfturbine 10 mit einem Rotor 11 und Laufschaufeln 12 dargestellt. Der Rotor 11 ist um eine Achse 13 drehbar. A steam turbine 10 with a rotor is shown schematically in FIG 11 and blades 12 shown. The rotor 11 is around an axis 13 rotatable.

Der zum Betrieb der Dampfturbine 10 erforderliche Dampf wird über eine Frischdampfzuleitung 14 mit einem Schnellschlußventil 15 zugeführt. Die Frischdampfzuleitung 14 wird über eine Hauptspeiseleitung 18 und einen Dampferzeuger oder Zwischenerhitzer 34 mit Dampf versorgt. Zwischen den Dampferzeuger oder Zwischenerhitzer 34 und eine Zuführung 23 von Dampf zu der Dampfturbine 10 ist das Schnellschlußventil 15 geschaltet. Falls die Dampfturbine 10 abgeschaltet werden soll, kann die gesamte Dampfzufuhr durch Schließen des Schnellschlußventils 15 unterbrochen werden.The steam required to operate the steam turbine 10 becomes via a live steam supply line 14 with a quick-closing valve 15 fed. The live steam supply line 14 is via a Main feed line 18 and a steam generator or reheater 34 supplied with steam. Between the steam generator or reheater 34 and a supply 23 of steam the steam turbine 10, the quick-closing valve 15 is switched. If the steam turbine 10 is to be switched off, can the entire steam supply by closing the quick-closing valve 15 are interrupted.

Zur Kühlung eines mit Strichlinien angedeuteten Einström-Wellenbereichs 37 der Dampfturbine 10 wird der insgesamt zugeführte Massenstrom m stromaufwärts der Zuführung 23 in Teilmassenströme m 1, m 2 geteilt. Es wird über eine Abzweigung 16 ein Teilmassenstrom m 1 abgezweigt und zu einem Wärmetauscher 17 geleitet. Zur Kühlung wird der Hauptspeiseleitung 18 Wasser über eine Speiseleitung 19 entnommen. Die Speiseleitung 19 kann über ein Ventil 20 geschlossen werden. Am Austritt des Wärmetauschers 17 wird das entnommene Wasser stromaufwärts des Dampferzeugers oder Zwischenüberhitzers 34 wieder in die Hauptspeiseleitung 18 zurück gespeist. Die dem Teilmassenstrom m 1 entzogene Wärme bleibt somit erhalten. Der abgekühlte Teilmassenstrom m 1 wird wieder zur Zuführung 23 und von dieser in die Dampfturbine 10 geleitet.In order to cool an inflow shaft region 37 of the steam turbine 10 indicated by dashed lines, the total mass flow m supplied upstream of the feed 23 is divided into partial mass flows m 1 , m 2 . A partial mass flow m 1 is branched off via a branch 16 and passed to a heat exchanger 17. For cooling, water is taken from the main feed line 18 via a feed line 19. The feed line 19 can be closed via a valve 20. At the outlet of the heat exchanger 17, the water withdrawn upstream of the steam generator or reheater 34 is fed back into the main feed line 18. The heat extracted from the partial mass flow m 1 is therefore retained. The cooled partial mass flow m 1 is returned to the feed 23 and from there into the steam turbine 10.

Der Wärmetauscher 17 ist mit einer Entwässerungsleitung 21 mit einem Ventil 22 versehen. Eventuell anfallendes Kondensat im Wärmetauscher 17 kann über die Entwässerungsleitung 21 abgeführt werden.The heat exchanger 17 has a drainage line 21 provided with a valve 22. Possible condensate in the heat exchanger 17 can be discharged via the drainage line 21 become.

Die Zuführung 23 weist eine erste Düse 24 für den verbleibenden Massenstrom m 2 und eine zweite Düse 25 für den abgezweigten, abgekühlten Massenstrom m 1 auf. Die Düse 24 leitet den verbleibenden Massenstrom m 2 auf die Laufschaufeln 12 des Rotors 11 und versetzt diesen in Drehung. Die Düse 25 leitet den abgekühlten Teilmassenstrom m 1 in eine in Umfangsrichtung des Rotors 11 umlaufende Nut 26 im Bereich der Zuführung 23. Der Rotor 11 und damit die Welle der Dampfturbine 10 werden daher im Einström-Wellenbereich 37 zuverlässig gekühlt. Es wird insbesondere ein für den Schubausgleich in axialer Richtung erforderlicher Kolben 36 gekühlt.The feed 23 has a first nozzle 24 for the remaining mass flow m 2 and a second nozzle 25 for the branched, cooled mass flow m 1 . The nozzle 24 directs the remaining mass flow m 2 onto the rotor blades 12 of the rotor 11 and sets it in rotation. The nozzle 25 conducts the cooled partial mass flow m 1 into a groove 26 running in the circumferential direction of the rotor 11 in the area of the feed 23. The rotor 11 and thus the shaft of the steam turbine 10 are therefore reliably cooled in the inflow shaft area 37. In particular, a piston 36 required for thrust compensation in the axial direction is cooled.

Der Anteil des Teilmassenstroms m 1 am insgesamt zugeführten Massenstrom m 1 beträgt zwischen 5% und 7%, insbesondere 6%.The proportion of the partial mass flow m 1 in the total mass flow m 1 supplied is between 5% and 7%, in particular 6%.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird ebenfalls ein Teilmassenstrom m 1 abgezweigt und einer Kühlkammer 27 zugeführt. In der Kühlkammer 27 ist eine Zweistoffkühlung 28 vorgesehen, in der aus der Hauptspeiseleitung 18 entnommenes Wasser 29 eingespritzt wird. Das Wasser wird über eine Speisewasserleitung 29 mit einem Schnellschluß-Regelventil 30 und einer Pumpe 31 zugeführt. Hierdurch wird eine hochgenaue Dosierung des zugeführten Wasserstrom m 3 ermöglicht.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, a partial mass flow m 1 is likewise branched off and fed to a cooling chamber 27. A two-substance cooling system 28 is provided in the cooling chamber 27, into which water 29 taken from the main feed line 18 is injected. The water is supplied via a feed water line 29 with a quick-closing control valve 30 and a pump 31. This enables a highly precise metering of the supplied water flow m 3 .

In der Kühlkammer 27 verdampft der eingespritzte Wasserstrom m 3 und vermischt sich mit dem Teilmassenstrom m 1. Die beiden Massenströme m 1 + m 3 werden dann über eine weitere Leitung 32 der Düse 25 der Zuführung 23 zugeführt.The injected water flow m 3 evaporates in the cooling chamber 27 and mixes with the partial mass flow m 1 . The two mass flows m 1 + m 3 are then fed via a further line 32 to the nozzle 25 of the feed 23.

Der im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 abgezweigte Teilmassenstrom m 1 ist etwas kleiner als beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Grund hierfür ist, daß durch das Einspritzen des Wasserstroms m 3 der Dampfturbine 10 ein größerer Massenstrom m 1 + m 3 zugeführt wird als beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Der abgezweigte Teilmassenstrom m 1 kann beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 beispielsweise 5,8% des zugeführten Massenstroms m betragen, während der Wasserstrom m 3 0,2% beträgt. Figure 2 branched in the embodiment of mass flow m 1 is slightly smaller than in the embodiment according to figure 1. The reason for this is that by injecting the water flow m 3 of the steam turbine 10, a larger mass flow m 1 + m 3 is supplied as in the embodiment of Figure 1. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the branched-off partial mass flow m 1 can be, for example, 5.8% of the supplied mass flow m , while the water flow m 3 is 0.2%.

In beiden Ausgestaltungen (Figur 1 und Figur 2) ist stromabwärts der Abkühlstelle, also stromabwärts des Wärmetauschers 18 oder der Zweistoffkühlung 28, eine Meßstelle 33 zur Erfassung der Temperatur des Teilmassenstroms m 1 beziehungsweise m 1 + m 3 vorgesehen. Die an der Meßstelle 33 gemessene Temperatur wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird die Beaufschlagung des Wärmetauschers 17 oder der Zweistoffkühlung 28 angepaßt. Die Temperatur des der Dampfturbine 10 zugeführten, abgekühlten Teilmassenstroms m 1 beziehungsweise m 1 + m 3 kann mit diesem Vorgehen gezielt auf der jeweils gewünschten Temperatur gehalten und somit an die Bedingungen in der Dampfturbine 10 angepaßt werden.In both configurations (FIG. 1 and FIG. 2), a measuring point 33 is provided downstream of the cooling point, that is to say downstream of the heat exchanger 18 or two-substance cooling 28, for detecting the temperature of the partial mass flow m 1 or m 1 + m 3 . The temperature measured at the measuring point 33 is compared with a predetermined target value. Depending on the result of this comparison, the loading of the heat exchanger 17 or the two-component cooling 28 is adjusted. With this procedure, the temperature of the cooled partial mass flow m 1 or m 1 + m 3 fed to the steam turbine 10 can be kept specifically at the respectively desired temperature and can thus be adapted to the conditions in the steam turbine 10.

Falls die Dampfturbine 10 abgeschaltet werden soll, muß lediglich das Schnellschlußventil 15 geschlossen werden. Hierdurch wird jegliche Frischdampfzufuhr zu der Dampfturbine 10 unterbrochen. Das Schließen der Ventile 20, 30 kann ohne Schwierigkeiten mit geringer Verzögerung erfolgen. Beschädigungen sind nicht zu erwarten. Insbesondere kann bei der Ausgestaltung gemäß Figur 2 zuviel eingespritztes Wasser über die Entwässerungsleitung 21 abgeführt werden. Ein gesondertes Schnellschlußventil zum Absperren eines Kühlmediums, das der Dampfturbine 10 getrennt vom insgesamt zugeführten Massenstrom m zugeführt wird, ist nicht erforderlich. Der konstruktive Aufbau sowie die Steuerung werden daher wesentlich vereinfacht.If the steam turbine 10 is to be switched off, only the quick-closing valve 15 has to be closed. As a result, any live steam supply to the steam turbine 10 is interrupted. The valves 20, 30 can be closed with little delay without difficulty. Damage is not expected. In particular, in the embodiment according to FIG. 2, too much injected water can be discharged via the drainage line 21. A separate quick-closing valve for shutting off a cooling medium, which is fed to the steam turbine 10 separately from the total mass flow m supplied, is not required. The structural design and the control are therefore significantly simplified.

Claims (13)

Verfahren zur Kühlung eines Einström-Wellenbereichs (37) einer Dampfturbine (10),
dadurch gekennzeichnet,daß stromaufwärts einer Zuführung (23) für Dampf zu der Dampfturbine (10) ein Teilmassenstrom (m 1) abgezweigt, abgekühlt und anschließend zur Zuführung (23) und von dieser mit dem verbleibenden Massenstrom (m 2) in die Dampfturbine (10) geleitet wird.Method for cooling an inflow wave range (37) of a steam turbine (10),
characterized in that upstream of a feeder (23) for steam to the steam turbine (10) branched off a partial mass flow (m 1), cooled, and then for feeding (23) and from this to the remaining mass flow (m 2) in the steam turbine (10 ) is conducted. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß der abgezweigte Teilmassenstrom (m 1) kleiner ist 10 % des zugeführten Massenstroms (m), insbesondere zwischen 5 % und 7 % des zugeführten Massenstroms (m) liegt.Method according to claim 1,
characterized in that the branched-off partial mass flow ( m 1 ) is less than 10% of the mass flow ( m ) supplied, in particular between 5% and 7% of the mass flow ( m ) supplied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,daß zur Abkühlung des Teilmassenstroms (m 1) aus einer Hauptspeiseleitung (18) entnommenes Fluid verwendet wird.The method of claim 1 or 2,
characterized in that fluid taken from a main feed line (18) is used to cool the partial mass flow ( m 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,daß der Teilmassenstrom (m 1) in einem Wärmetauscher (17) abgekühlt wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the partial mass flow ( m 1 ) is cooled in a heat exchanger (17). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,daß der Teilmassenstrom (m 1) durch Einspritzen eines Wasserstroms (m 3) abgekühlt wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the partial mass flow (m 1) is cooled by injecting a water flow (m 3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,daß die Temperatur des abgekühlten Teilmassenstroms (m 1; m 1 + m 3) stromabwärts der Abkühlstelle (17; 28) gemessen wird. Method according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the temperature of the cooled partial mass flow ( m 1 ; m 1 + m 3 ) is measured downstream of the cooling point (17; 28). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlte Teilmassenstrom (m 1; m 1 + m 3) und der verbleibende Massenstrom (m 2) getrennt voneinander in die Dampfturbine (10) geleitet werden.Method according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the cooled partial mass flow ( m 1 ; m 1 + m 3 ) and the remaining mass flow ( m 2 ) are passed separately into the steam turbine (10). Vorrichtung zur Kühlung eines Einström-Wellenbereichs (37) einer Dampfturbine (10), insbesondere zur Kühlung gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Frischdampfleitung (14) und einer Zuführung (23) zum Zuführen von Dampf zu der Dampfturbine (10),
dadurch gekennzeichnet,daß die Frischdampfleitung (14) eine Abzweigung (16) zum Abführen eines abzukühlenden Teilmassenstroms (m 1) aufweist, die stromabwärts einer Abkühleinrichtung (17; 27) für den Teilmassenstroms (m 1) wieder zu der Zuführung (23) zurückführt.Device for cooling an inflow shaft area (37) of a steam turbine (10), in particular for cooling according to a method according to one of the preceding claims, with a live steam line (14) and a feed (23) for supplying steam to the steam turbine (10) ,
characterized in that the live steam line (14), a branch (16) for discharging a cooled partial mass flow (m 1) downstream of a cooling device (17; 27) leads back to the partial mass flow (m 1) back to the feed (23). Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,daß die Abzweigung (16) zu einem Wärmetauscher (17) führt, der mit einem Fluid gekühlt wird, das aus einer Hauptspeiseleitung (18) entnommen ist.Device according to claim 8,
characterized in that the branch (16) leads to a heat exchanger (17) which is cooled with a fluid taken from a main feed line (18). Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,daß die Abzweigung (16) zu einer Kühlkammer (27) führt, in die aus einer Hauptspeiseleitung (18) entnommenes Wasser (m 3) einspritzbar ist.Device according to claim 8,
characterized in that the branch (16) leads to a cooling chamber (27) into which water ( m 3 ) taken from a main feed line (18) can be injected. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,daß der Abkühlstelle (17; 28) ein Temperatursensor (33) zur Messung der Temperatur des abgekühlten Teilmassenstroms (m 1; m 1 + m 3) angeordnet ist. Device according to claim 9 or 10,
characterized in that the cooling point (17; 28) is a temperature sensor (33) for measuring the temperature of the cooled partial mass flow ( m 1 ; m 1 + m 3 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,daß der Wärmetauscher (17) beziehungsweise die Kühlkammer (27) mit einer Entwässerung (21, 22) versehen ist.Device according to one of claims 9 to 11,
characterized in that the heat exchanger (17) or the cooling chamber (27) is provided with a drainage (21, 22). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,daß die Zuführung (23) eine Düse (24) für den verbleibenden Massenstrom (m 2) und eine weitere Düse (25) für den abgekühlten Teilmassenstrom (m 1; m 1 + m 3) aufweist.Device according to one of claims 8 to 12,
characterized in that the feed (23) has a nozzle (24) for the remaining mass flow ( m 2 ) and a further nozzle (25) for the cooled partial mass flow ( m 1 ; m 1 + m 3 ).
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1455066A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Cooling of a turbine and method therefore
EP1806476A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Turbine for a thermal power plant
FR2934312A1 (en) * 2008-07-24 2010-01-29 Gen Electric SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING SUPERCRITICAL COOLING STEAM IN THE WHEEL PASSAGE SPACE OF A TURBINE
EP2660431A2 (en) * 2012-05-01 2013-11-06 General Electric Company Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method
US10221717B2 (en) 2016-05-06 2019-03-05 General Electric Company Turbomachine including clearance control system
US10309246B2 (en) 2016-06-07 2019-06-04 General Electric Company Passive clearance control system for gas turbomachine
US10392944B2 (en) 2016-07-12 2019-08-27 General Electric Company Turbomachine component having impingement heat transfer feature, related turbomachine and storage medium
US10605093B2 (en) 2016-07-12 2020-03-31 General Electric Company Heat transfer device and related turbine airfoil

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1998014A3 (en) * 2007-02-26 2008-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a multi-stage steam turbine
CH701914A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Alstom Technology Ltd Steam turbine i.e. high pressure steam turbine, has piston seal arranged between rotor and stator, and release groove arranged at rotor, arranged in region of thrust balance piston and running in circumferential direction of rotor
US8376687B2 (en) * 2009-10-13 2013-02-19 General Electric Company System and method for cooling steam turbine rotors
JP6578203B2 (en) * 2015-12-24 2019-09-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Steam turbine cooling system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498301A (en) * 1982-02-17 1985-02-12 Hitachi, Ltd. Cooling device of steam turbine
US5490386A (en) * 1991-09-06 1996-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for cooling a low pressure steam turbine operating in the ventilation mode
JPH08338205A (en) * 1995-06-12 1996-12-24 Toshiba Corp Combined cycle, electric power plant
WO1997008431A1 (en) * 1995-08-31 1997-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for cooling the low-pressure stage of a steam turbine
DE19823251C1 (en) * 1998-05-26 1999-07-08 Siemens Ag Method and device for cooling a low-pressure stage of a steam turbine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH495496A (en) * 1969-02-26 1970-08-31 Bbc Sulzer Turbomaschinen Turbomachine with a cooled rotor
JPH07332020A (en) * 1994-06-06 1995-12-19 Toshiba Corp Repowering system for steam power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498301A (en) * 1982-02-17 1985-02-12 Hitachi, Ltd. Cooling device of steam turbine
US5490386A (en) * 1991-09-06 1996-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for cooling a low pressure steam turbine operating in the ventilation mode
JPH08338205A (en) * 1995-06-12 1996-12-24 Toshiba Corp Combined cycle, electric power plant
WO1997008431A1 (en) * 1995-08-31 1997-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for cooling the low-pressure stage of a steam turbine
DE19823251C1 (en) * 1998-05-26 1999-07-08 Siemens Ag Method and device for cooling a low-pressure stage of a steam turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 04 30 April 1997 (1997-04-30) *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1455066A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Cooling of a turbine and method therefore
US7264438B2 (en) 2003-03-06 2007-09-04 Siemens Aktiengesellschaft Method for cooling a turbo machine and turbo machine
CN100420835C (en) * 2003-03-06 2008-09-24 西门子公司 Method for cooling a turbine and turbine implementing the method
EP1806476A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Turbine for a thermal power plant
FR2934312A1 (en) * 2008-07-24 2010-01-29 Gen Electric SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING SUPERCRITICAL COOLING STEAM IN THE WHEEL PASSAGE SPACE OF A TURBINE
EP2660431A2 (en) * 2012-05-01 2013-11-06 General Electric Company Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method
EP2660431A3 (en) * 2012-05-01 2014-06-04 General Electric Company Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method
US9719372B2 (en) 2012-05-01 2017-08-01 General Electric Company Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method
US10221717B2 (en) 2016-05-06 2019-03-05 General Electric Company Turbomachine including clearance control system
US10309246B2 (en) 2016-06-07 2019-06-04 General Electric Company Passive clearance control system for gas turbomachine
US10392944B2 (en) 2016-07-12 2019-08-27 General Electric Company Turbomachine component having impingement heat transfer feature, related turbomachine and storage medium
US10605093B2 (en) 2016-07-12 2020-03-31 General Electric Company Heat transfer device and related turbine airfoil

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